Ghi chú: - Nếu thí sinh làm khác với hướng dẫn chấm nhưng vẫn đúng, giám khảo cũng cho điểm theo biểu điểm..[r]
Trang 1A
C
Hình 1
a
1
a
1 N
2 N
1 N
1
P 2ms
F
2
P
1ms F
qt
F
CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 11 THPT
Môn: VẬT LÝ
điểm
Câu 1
(4 điểm)
Xét trong hệ quy chiếu gắn với nêm Các lực tác dụng vào vật m:
P F N F ma chiếu lên chiều chuyển động:
ma cos mg sin N ma (1) chiếu lên phương vuông góc với phương chuyển động
1
mg cos N ma sin 0 1
N mg cos ma sin
(2) Đối với nêm
N sin N cos Ma (3) với
sin
(Do N N F F N )
3 cos
2
Giải các phương trình (1), (2), (3) ta được N1 = 7,68N
a = 1,97m/s2 a1 = 5,94m/s2
(2,0)
0,25
0,25
0,5
0,5
0,5
a Thời gian vật m chuyển động hết nêm
1 1
2S
a
(1,0
1,0
b Quãng đường nêm đi được trong thời gian đó là:
2 1
2
(1,0
1,0
a Xét vị trí M của vật khi trượt trên mặt bán cầu, xác định bởi góc AOM Do bỏ qua
ma sát, áp dụng định luật bảo toàn cơ năng ta có:
2
2 mv
mgR(1 cos ) v 2gR(1 cos )
Áp dụng định luật II Niutơn cho vật tại vị trí M:
P N ma
Chiếu phương trình lên phương OM:
2 mv
mg cos N
R
(2)
(1,5
0,5
0,25
Trang 2Hình 2
0
R
A
B N
P
C
x
y
y v
x v
v
Câu 2
(4 điểm)
từ (1) và (2) ta có:
2 mv
N mg cos mg(3cos 2) 3
R
Vật bắt đầu rời khỏi bán cầu tại vị trí B
khi N = 0, ứng với góc , từ (3) ta0
có:
0
2 cos
3
(4)
Độ cao điểm B so với mặt đất là:
0
2
3
0,25
0,25
0,25
b Vật tốc của vật tại B:
2
Chọn hệ trục tọa độ Oxy, có gốc tại B, trọc ox nằm ngang, trục oy hướng thẳng đứng
xuống dưới Véctơ vận tốc v 0
hợp với trục ox góc 0 Phương trình chuyển động của vật sau khi rời khỏi mặt bán cầu:
x v t v cos t (5)
(6)
Từ (5) và (6) ta có phương trình quỹ đạo của vật:
g
2v cos
(1,5)
0,5
0,5
0,5
c Vật rơi tới đất tại điểm C, ta có:
2 C
y h 6m 0, 2x 1,12x 6 0
C
x 3, 4m
Điểm C rơi cách O:
OC x R sin 10,1m
độ lớn vận tốc tại C: vC = v
2 mv
mgR v 2gR 13, 4m / s
(1,0)
0,25
0,25
0,5
a Xác định các thông số trạng thái và vẽ đồ thị:
Áp dụng phương trình trạng thái cho khí ở trạng thái 1:
3 3 1
1
RT 8,31.600
Từ trạng thái 1 sang trạng thái 2, khí dãn nở đẳng nhiệt: T2 = T1 = 600K, V2 = 2V1
4
4
2
p V p V p 49,86.10
Từ trạng thái 2 sang trạng thái 3, khí bị nén đẳng áp: p3 = p2 = 24,93.10 4Pa, V3 V1
3
(2,0
0,25
0,25
0,25
Trang 3Câu 3
(4 điểm)
Từ trạng thái 3 sang trạng thái 4, khí bị nén đẳng nhiệt: T4 = T3 = 300K
Từ trạng thái 4 sang trạng thái 1, khí biến đổi đẳng áp: p4 = p1 = 49,86.104Pa
4
3 3
4
3 3
V
Như vậy ta có các trạng thái của khí:
Đồ thị như hình 3
0,5
0,25
0,5
b Công thực hiện trong các quá trình
Công trong quá trình biến đổi từ trạng thái (1) sang trạng thái (2):
2
1
V
A RT ln 8,31.600.ln 2 3456J
V
Công trong quá trình biến đổi từ trạng thái (2) sang trạng thái (3):
A p (V V ) 24,93.10 (10 2.10 ) 2493J
Công trong quá trình biến đổi từ trạng thái (3) sang trạng thái (4):
4
3
Công trong quá trình biến đổi từ trạng thái (3) sang trạng thái (4):
A p (V V ) 49,86.10 (10 0,5.10 ) 2493J
Công chất khí nhận được trong một chu trình là:
A = A12 + A23 + A34 + A41 = 1728J
(2,0
0,25
0,25
0,25
0,25 1
Câu 4
(4 điểm)
a Hạt bụi lơ lửng giữa hai bản tụ: (Thí sinh vẽ hình)
P F đ 0
10 1
mgd 5.10 10.10
(1,5
0,5 1,0
b khi thay hiệu điện thế U2 = 100V, độ lớn lực điện tác dụng vào hạt bụi là:
đ
F
gia tốc theo phương ngang là:
'
2 đ
x
thời gian kể từ lúc bắt đầu chuyển động đến khi hạt bụi tới bản âm là:
(2,5
0,5
0,5
0,5
Trang 4A B
N
D E1, r1 E2, r2
C1
C2 R2
R3 M Đ
Hình 4
I I2
F
I2
2
Gia tốc: a a x ay
với vận tốc hạt bụi khi đó là
2
x y
g
v a.t a a t g t 5 5.0,045 0,5m / s
4
1,0
Câu 5
(4 điểm)
a Khi K mở: mạch hở I = 0 nên UAD E1 6V và VA VM VF
Điện tích trên tụ C1 :
1 1 FD
q C U 0,5.10 6 3.10 C
Điện tích trên tụ C2 :
U E E 15V và VF VA UNB UAB 15V
2 2 NB
q C U 0, 2.10 15 3.10 C
(1,5
0,5 0,5
0,5
b Khi khóa K đóng
[R ntR2 3//R1]ntR4
Điện trờ đèn
đ
Điện trở ngoài:
R R R R 8
AM
R 8 8
R
Áp dụng định luật Ôm cho toàn mạch:
2
2
I
8,5.R 72
R 16
(1)
Vì đèn sáng bình thường nên
1đm
AMđm
U 12
I I I I I I (2)
Trong đó
AM 2
I
Thế I, I1, I2 vào (2), ta có:
2
15.R 240 12
1,5
2
0,75.R 192 R 16
(2,5
0,25
0,25
0,25
0,25
0,5
Trang 5Tính điện tích trên các tụ điện:
2
2
15.R 240 15.16 240
9,5.R 88 9,5.16 88
Xét đoạn mạch DE1A:
1 AD
1
r
Ta lại có: UMD UMAUAD 12 5 7V
DM
Vì VM VF nên điện tích trên tụ C1 lúc này là:
1 1 DF
q C U 0,5.10 7 3,5.10 C
2
2
8,5.R 72 8,5.16 72
2
U U U 13 8 5V
Điện tích trên tụ C2 lúc này là:
q C U 0, 2.10 5 10 C
0,25
0,25
0,25
0,25
HẾT
Ghi chú: - Nếu thí sinh làm khác với hướng dẫn chấm nhưng vẫn đúng, giám khảo cũng
cho điểm theo biểu điểm.